英旺油田长8砂岩储层物性特征研究

2014-06-17付明义宋元威于珺高潮罗腾跃

断块油气田 2014年2期

付明义，宋元威，于珺，高潮，罗腾跃

（延长石油集团研究院，陕西西安710075）

英旺油田构造上位于鄂尔多斯盆地一级构造单元伊陕斜坡的东南部，该斜坡为西倾单斜，地层倾角小于1°，局部因差异压实作用发育鼻状构造［1］。长8 段属三角洲前缘亚相—前三角洲沉积体系，主要受东北方向物源控制［2］。随着勘探开发程度的不断深入和技术条件的提高，长8 已成为英旺油田最重要的开发层系。目前，已投产的区块存在不同程度的注水难、注水压力较高及措施效果不明显等问题，而长8 砂岩储层自身特点是造成这些问题的本质原因。

英旺油田长8 砂岩储层岩性以细粒长石砂岩为主，碎屑组成总体具有长石质量分数高、石英和岩屑质量分数低、成分成熟度低的特点；填隙物包括杂基和胶结物，总体质量分数较高，以硅质、方解石和菱铁矿为主；碎屑分选较好，主要呈次棱角状，结构成熟度较低；碎屑颗粒以线接触为主，胶结类型为绿泥石薄膜式胶结和孔隙充填式胶结［2-3］。

1 储层物性特征

长8 砂岩储层孔隙度最高为16.7%，主要分布范围6%～13%，平均值为9.991%，级差为25.0；渗透率最高为1.450×10-3μm2，主要分布范围（0.100～0.500）×10-3μm2，平均渗透率为0.359×10-3μm2，级差为75.2（见图1，2）。参考前人储层划分标准［4］，该储层属典型的低孔、超低渗储层，物性很差，并具有很强的非均质性。由图3可知，长8 砂岩储层孔隙度和渗透率表现出正相关性，但相关系数不高，由此可见，超低渗储层孔隙和喉道的发育情况对物性的影响很大，孔喉结构越复杂，影响物性的因素就越多，而物性的不同正是孔隙结构差异性的一种具体表现［5］。

图1 长8 砂岩储层孔隙度频率分布

图2 长8 砂岩储层渗透率频率分布

图3 长8 砂岩储层孔隙度和渗透率关系

2 储层微观孔隙结构特征

2.1 孔隙类型

据铸体薄片和扫描电镜资料，长8 砂岩储层面孔率为0.35%～13.00%，平均为4.01%；在成岩过程中发育多种孔隙类型，主要为剩余原生粒间孔、粒间溶孔、粒内溶孔和铸模孔等。

剩余粒间孔多为早期绿泥石薄膜或包壳胶结、石英和长石次生加大或其他胶结作用充填后的剩余粒间孔隙（见图4a），约占孔隙总体积的26%，镜下多呈三角形和不规则形状，孔径约为10～40 μm；粒间溶孔是原生粒间孔经溶蚀作用改造后的扩大孔（见图4b），镜下呈不规则状，边缘多为锯齿状或港湾状，孔喉均较粗大，连通性好，孔径一般为20～45 μm，占孔隙总体积的68%，是本区长8 段最主要的一种孔隙类型；粒内溶孔是骨架颗粒中的长石、云母或碳酸盐岩屑被不同程度溶蚀后，在粒内形成的大小不等、形貌各异的孔隙（见图4c），孔径一般为5～20 μm，约占孔隙总体积的3.8%；铸模孔在储层中较少，多是钾长石被强烈溶蚀后形成的孔隙，约占孔隙总体积的0.8%。

2.2 孔喉分布特征

据铸体薄片孔隙特征资料统计，长8 砂岩储层孔径分布在8.0～59.0 μm，平均32.3 μm，其中75%的样品分布在10.0～50.0 μm，主要为小孔。喉道为连通孔隙的狭窄通道，它的发育状况对储层的渗流能力具有决定性影响［6］。研究区长8 砂岩储层孔喉中值半径分布范围0.030～0.220 μm，平均0.085 μm，其中小于0.200 μm 的占91.5%。参考前人对鄂尔多斯盆地中生界储层孔隙及喉道分级及命名原则［6-7］，研究区长8 砂岩储层属小孔、微喉道类型，储集性能很差。

2.3 孔喉分选性

根据毛管压力参数统计分析可知，长8 砂岩储层喉道分选系数分布在0.03～3.75，平均为1.64；变异系数分布在0.08～1.77，平均为0.54；孔喉偏度分布在1.20～3.80，平均为1.91。以上参数表明，该储层孔喉分布较均匀，分选性一般，呈正偏粗态。

2.4 孔喉渗流性和连通性

长8 砂岩储层排驱压力pd较高，主要分布在0.30～4.00 MPa，平均1.99 MPa，中值压力p50较高，多为3.29～25.96 MPa，平均12.74 MPa，表明储层渗流能力很差［6-8］；最大孔喉半径Rmax分布在0.104～2.450，平均0.767 μm；中值半径分布在0.030～0.220 μm，平均0.085 μm，表明储层砂岩结构致密，孔喉微细。退汞效率We多分布在25.49%～49.20%，平均为34.35%，表明储层砂岩具有超低渗透和连通性差的特点［9］。

3 储层敏感性评价

储层敏感性是指当储层与外来流体接触时，由于外来流体与地层流体不配伍，储层中的黏土矿物水化膨胀、微粒迁移或产生沉淀并堵塞孔喉，造成渗透率降低的现象［10］。文中根据SY/T 5358—2002《储层敏感性流动实验评价方法》进行了长8 砂岩储层敏感性实验。

3.1 速敏性

速敏性评价的主要目的是研究储层渗透率变化与渗流速度的关系，并找出使储层渗透率明显下降的临界流速［10］。储层岩石碎屑颗粒中存在固结疏松的石英和长石微粒，填隙物中含有结构疏松的伊利石、高岭石等矿物，这些微粒在外来流体作用下，尤其是在压力和注入速度加大的情况下，很容易被冲刷迁移，堵塞孔喉。长8 砂岩储层由于成岩演化程度较高，岩石本身十分致密，而充填于孔隙的高岭石、伊利石等黏土矿物粒径十分细小，几乎无法形成堵塞［11］；同时，方解石多以充填胶结物形式产出，次生石英、长石多以加大边胶结物的形式产出，也都难以迁移［12］（见图4d）。

图4 长8 砂岩储层显微照片

实验结果表明，储层渗透率损害率最高为15.5%，平均为6.3%；临界流速为0.250～0.750 mL/min，平均为0.375 mL/min（见表1），总体表现为弱—无速敏的特征，不会对储层造成严重的伤害。

表1 速敏性试验结果及评价

3.2 水敏性

水敏性评价是通过注入不同浓度的盐水来评价黏土矿物的水敏特征，一般测定3 种不同盐度，即原始地层水盐度、盐度减半、盐度为零时的渗透率［10］。

不同种类的黏土矿物结构特征不尽相同，其膨胀性也相差较大，其中蒙脱石膨胀能力最强，其次为伊/蒙和绿/蒙混层矿物，绿泥石、伊利石的膨胀性很弱，而高岭石则没有膨胀性［13-14］。长8 砂岩储层的黏土矿物类型以绿泥石为主，伊/蒙混层和伊利石质量分数很低，因而总体表现为中等偏弱水敏的特征。8 块样品的渗透率损害率分布在14.6%～47.1%，平均为36.0%（仅有1 块样品的渗透率损害率为14.6%）。

3.3 酸敏性

井下作业过程中，储层中含有的大量绿泥石和各类硅酸盐矿物容易与酸液作用，生成Fe（OH）2、SiO2和CaF2沉淀物；碳酸盐矿物会与氢氟酸反应生成CaF2沉淀物；含铁的碳酸盐矿物与盐酸反应会生成Fe（OH）2和Fe（OH）3类沉淀物，从而对储层造成损害，尤其对孔喉细小的低渗透储层更为严重［10，14］。

试验结果表明，酸敏导致储层渗透率损害率主要分布在24.2%～29.1%，个别样品偏高（47.8%）或偏低（12.1%），整体表现出弱酸敏性，可以采用酸化作业解堵投产。

3.4 盐敏性

盐敏性是不同矿化度等级的地层水在油气层中流动时，由于黏土矿物会发生水化和阳离子交换使黏土层间距加大，产生分散、运移、膨胀，而导致储层渗透率下降的现象［10］。盐敏性的实质是储层中的黏土矿物由于地层水盐度降低发生膨胀，从而对储层造成损害。研究区黏土矿物中伊蒙混层质量分数很低，因而对盐敏性的影响不大。

试验结果表明，长8 砂岩储层7 块岩样的临界盐度为4 g/L，渗透率损害率分布在31.6%～49.1%，1 块岩样为2 g/L，渗透率损害率为12.5%。总体上看，本区长8 砂岩储层的盐敏程度为中等偏弱，不会对储层造成严重的伤害。可在注入水中加入一定量的防膨剂或者使注入水的矿化度保持在适当水平［15-16］。

3.5 碱敏性

当高pH 值流体进入油气层后，将对油气层中黏土矿物（如高岭石）和硅质胶结物的结构产生破坏，从而造成油气层的堵塞损害［10］。此外，大量的氢氧根与某些二价阳离子结合会生成不溶物，也会造成油气层的堵塞损害。

试验结果表明，8 块岩样临界pH 值分布在8.5～11.5，渗透率损害率分布在21.6%～28.4%。总体上看，本区长8 砂岩储层的碱敏程度为弱，不会对储层造成严重的伤害。

3.6 敏感性评价结果

根据上述研究结果，研究区长8 砂岩储层具有弱—无速敏、弱酸敏、弱碱敏、中等偏弱的盐敏和水敏等特点，敏感性程度总体为弱伤害（见表2）。

表2 储层敏感性评价结果统计

根据实验结果，在开发过程中可采用以下保护措施：钻井过程中，不仅要优选钻井液体系，还要加入屏蔽暂堵剂，使钻井液进入储集层的速度控制在2.5 mL/min 以下；控制钻井液滤失量，减少钻井液浸泡时间，增强滤液抑制性；控制例如油田注入水、洗井液等外来流体的pH 值（8.5 左右）和总矿化度（高于临界盐度4 g/L），提高储层改造酸化压裂时的酸液返排率。